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Tesi etd-03062015-145533


Thesis type
Tesi di dottorato di ricerca
Author
FAITA, FRANCESCO
URN
etd-03062015-145533
Title
Dynamic Arterial-Ventricular Coupling
Settore scientifico disciplinare
ING-INF/06
Corso di studi
INGEGNERIA "L. DA VINCI"
Commissione
tutor Prof.ssa Santarelli, Maria Filomena
Parole chiave
  • arterial ventricular coupling exercise functional
Data inizio appello
04/04/2015;
Consultabilità
secretata d'ufficio
Data di rilascio
04/04/2018
Riassunto analitico
Il sistema cardiovascolare è un sistema intrinsecamente accoppiamento ed eccezionalmente complesso in cui ventricolo sinistro e arterie sistemiche interagiscono tra loro. Variazioni nelle proprietà del sistema arterioso inevitabilmente influenzano la funzione cardiaca. D'altro canto, cambiamenti nelle proprietà del ventricolo sinistro possono influenzare il flusso arterioso.
Lo studio dell'interazione tra il ventricolo sinistro e il sistema arterioso, noto come accoppiamento arterio-ventricolare (che può essere matematicamente espresso come EA/ELV, dove EA e ELV sono rispettivamente le elastanze arteriosa e ventricolare) è necessario non solo per comprendere gli aspetti fisiologici del sistema cardiovascolare, ma ha anche la sua importanza in diagnosi e prevenzione. Tuttavia, in passato, gli studi si sono concentrati sui due sistemi come se essi agissero distintamente.
Inoltre, il sistema cardiovascolare è solitamente studiato a riposo, sia in condizioni sane che patologiche, senza tenere conto del fatto che un sistema può funzionare in modo diverso a riposo o al picco di uno stress. Al momento, solo pochi studi hanno esaminato i cambiamenti dell’accoppiamento arterio-ventricolare e dei suoi componenti durante l'esercizio, principalmente a causa della mancanza di metodologie affidabili per valutare EA e ELV in condizioni dinamiche, come durante una prova da sforzo. La riserva funzionale di EA/ELV, EA ed ELV, definita come la differenza tra i valori di questi parametri al picco dell'esercizio rispetto al valore basale (cioè le sue variazioni dinamiche), è un modo ottimale per descrivere le variazioni dinamiche di questi biomarcatori.
Tuttavia, lo studio di queste interazioni richiede lo sviluppo di approcci metodologici innovativi.
In questo lavoro di tesi, la valutazione delle alterazioni di EA/ELV è stata ottenuta mediante stima di EA e ELV per mezzo di tecnologia MEMS. In tal modo è stato possibile rilevare la riserva funzionale di ELV mediante un accelerometro percutaneo posizionato sul torace di soggetti sottoposti a stress test. Infatti, in passato, abbiamo dimostrato l’esistenza di un forte rapporto come delta percentuale tra valori basali e picco di forza di contrazione iso-volumica rilevata dal sensore e rapporto di pressione sistolica su volume sistolico, ottenuto con ecografia, il quale a sua volta costituisce una buona stima della ELV. Inoltre, la letteratura riporta che le variazioni di EA indotte da esercizio sono progressivamente e intensità-dipendente controllate dal cambiamento della sola compliance arteriosa, ovvero l’aumento di EA durante l'esercizio (in media) corrisponde esclusivamente all'aumento della rigidità arteriosa. La velocità di propagazione dell'onda di polso carotidea (cPWV) è considerata un buon marker surrogato per stimare la rigidità carotidea e, più in generale, i suoi cambiamenti nel corso dell'esercizio riflettono i cambiamenti della rigidità arteriosa globale. In questo modo, si potrebbe ottenere una valutazione dei cambiamenti di EA semplicemente monitorando i cambiamenti in cPWV.
A questo scopo, sono state sviluppate due piattaforme hardware personalizzate comprese di supporto software in grado di controllare i sensori accelerometrici MEMS che acquisiscono il segnale fisiologico dal cuore (legata alla forza di contrattilità cardiaca) e dal sistema vascolare (legato alla rigidità arteriosa).
In seguito, è stato condotto uno studio pilota arruolando 20 soggetti giovani e 10 più anziani, in cui è stata effettuata la misura e analisi della riserva funzionale di EA/ELV durante lo stress indotto su cicloergometro.
I risultati ottenuti sono molto promettenti perché confermato i pochi risultati già presenti in letteratura, ma dimostrano anche la consistenza, fattibilità e affidabilità del metodo proposto.
In futuro, il lavoro si orienterà alla diffusione del metodo proposto per consentire un’ampia adozione del modello proposto per la valutazione dell’accoppiamento arterio-ventricolare in condizioni dinamiche, durante stress test ed esercizio fisico. In questo modo, sarà possibile sfruttare in maniera ampia tutti i vantaggi offerti dallo studio della riserva funzionale del parametro EA/ELV in diverse condizioni fisiopatologiche per mezzo di studi epidemiologici, attraverso l’adozione di piani di prevenzione delle malattie cardiovascolari e tramite lo sviluppo di applicazioni per il fitness e il benessere della persona.
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